15项目五 任务3 机床控制电路故障检查与维修

机床电气控制与PLC任务三

机床控制电路故障检查与维修项目五

磨床电气控制系统安装及调试机床电气控制与PLC（1）培养学生安全操作，规范操作，文明生产的行为习惯的养成；（2）培养学生能独立完成机床控制线路的故障分析、维修。能力目标（1）掌握机床控制电路故障检查与维修方法；（2）正确分析机床电气控制线路。知识目标（1）培养提升团队合作能力；（2）培养提升组织实施能力；（3）培养“6S”规范操作能力；（4）培养学生的工匠精神。素养目标任务目标

机床电气控制设备在运行过程中，经常出现各种各样的故障，无法正常工作，一旦在工作出现问题，就有可能引发重大事故，因此企业要求电气工作人员要做到及时发现问题，精准解决问题，对问题及时排除，以保证正常机械生产，同时保证操作人员的人身安全是非常重要的。

尽管对电气设备采用日常维护保养工作可以降低电气故障的发生率,但绝不可能杜绝电气故障的发生。因此,维修电工不但要掌握电气设备的目常保养方法,同时还要学会正确的检修方法。机床电气控制与PLC任务描述机床电气控制与PLC1.机床电气故障分类与成因多发生于系统调试阶段，包括：电路参数不匹配；元器件接线顺序错误（如三相电路三角形/星形连接错序）；控制电路元器件误接；直流电源正负极或交流同名端接反导致的极性故障。此类故障虽非运行中高频问题，但同样严重干扰电路正常功能。其他调试相关故障电路与大地意外接触所引发的故障，包括单相、两相及三相接地。单相接地最常见，主因是长期使用后绝缘性能下降，导致金属导体接触接地物；两相接地则可能造成电压过低，使设备无法正常运行。接地故障电路中因导线断裂或连接脱落导致电流无法流通，使系统断电、用电设备停机。主要原因有：未及时检修保养；导线因环境潮湿、老化腐蚀而断裂；机床振动致连接点导线脱落。断路故障电路中不同电位的两点被导体短接，导致电路无法正常工作。常见原因包括操作不当、缺乏保养、设备自身质量缺陷；其中排屑不畅引发短路最为普遍，尤其在加工较厚工件时更为突出。短路故障02040103知识超市机床电气控制与PLC询问操作者了解运行状况检修前应向操作者询问、了解故障发生前电路和设备的运行状况及故障发生后的症状，包括故障是经常发生还是偶尔发生。核查不当操作历史确认故障发生前是否存在不当操作情况，如施加过大负载、频繁起动、停止或制动等违反正常操作规程的行为。观察异常物理征兆检查是否有异常响声、冒烟、火花、异常振动等直观征兆，这些是电气故障的重要外部表现。追溯电路改动记录排查有无在以往检修或技术革新中对原电路进行过改动，此类变更可能引入隐性隐患或接线错误。检验保护电器与连接部件检查保护电器是否脱扣动作，以及是否存在接线脱落、触头烧蚀或熔焊、线圈过热等典型电气劣化现象。检查信号与指示装置查看故障发生前是否有明显的外观征兆，重点观察各种信号指示灯状态及带指示装置的熔断器是否动作。2.检修前的故障调查

为了使检修工作更具针对性,一般要通过试车观察故障现象,划定故障范围。试车前提是不扩大故障范围,不损伤电气设备和机械设备。试车时需要注意观察以下内容:(1)电动机是否运转,转动时声音是否正常。(2)控制电动机的接触器、继电器等电器是否按工作原理正常工作,电磁线圈吸合声音是否正常。(3)与故障范围相美的电气线路、控制环节都要试车,如多台电动机的顺序控制,单台电动机的多种工作方式及相关程序控制等。(4)以上试车用到看和听,试车停止切断电源后,还可通过触摸检查电动机、变压器、电磁线圈等电器,检查是否超过允许温升,还可通过闻,检查是否有异常气味产生。(5)试车前,为避免机床运动部分发生误动作或碰撞等意外情况,可将生产机械与电动机分离;或将电动机与电气线路分离,然后再试车,这也是判断是电气故障还是机械故障的有效方法之一。机床电气控制与PLC3.试车观察故障现象机床电气控制与PLC4.用逻辑分析确定故障范围,用排除法缩小故障范围

逻辑分析法是根据电气控制线路的工作原理,电气元件之间的动作顺序以及各控制环节之间的控制关系,结合试车确认的故障现象作具体的分析,同时运用排除法迅速缩小故障范围。检修简单的电气控制线路时,对每个电气元件,每根导线逐一进行检查,一般会很快找到故障点。但对复杂的线路而言,往往有上百个元件,成千条导线,若采取逐一检查的方法,不仅需消耗大量的时间,而且也容易漏查。在这种情况下,就要根据电路图,采用逻辑分析法,对故障现象作具体分析,划出可疑范围,提高维修的针对性,就可以收到准而快的效果。分析电路时,通常先从主电路人手,了解工业机械设备运动部件和机构采用了几台电动机拖动,与每台电动机相关的电气元件有哪些,采用了何种控制,找到相应的控制电路。在此基础上,综合故障现象和线路工作原理,进行认真分析排查,即可迅速判定故障发生的可能范围。当故障的可疑范围较大时,不必按部就班地逐级进行检查,这时可在故障范围内的中间环节进行检查,来判断故障究竟发生在哪一部分,从而缩小故障范围,提高检修速度。机床电气控制与PLC

在用测量法检查故障时,要严格遵守停电作业、带电作业的安全操作规程,保证人身安全、设备安全,保证各种测量工具和仪表完好,使用方法正确,还要注意防止感应电路、回路电路及其他并联支路的影响,以免产生误判。

利用试车法、逻辑分析法确定故障范围以后会发现,不同机床、不同故障的故障范围有大有小,对故障范围较大的故障,要采用测量法进一步缩小故障范围,最终确定故障点加以排除。测量法常用的测试工具和仪表有测电笔、万用表、钳形电流表、兆欧表等,通过对电路进行带电或断电的有关参数如电压、电阻、电流等的测量来判断电气元件、设备以及线路的好坏及通断情况。5.用测量法确定故障点机床电气控制与PLC（1）电压测量法①电压分阶测量法如图所示,若按下按钮SB2时,接触器KM线圈不得电,则说明故障在控制电路。将万用转换开关置于交流电压500v的档位上,然后按图所示方法进行测量。故障现象测试状态0-10-20-30-40-50-6故障点按下SB2接触器KM线圈不得电电源电压正常，按下按钮SB2000000FU熔断器或接触不良

380V00000FR接触不良或动作

380V380V0000SB1接触不良

380V380V380V000SB2接触不良

380V380V380V380V00KA接触不良

380V380V380V380V380V0SQ接触不良

380V380V380V380V380V380VKM线圈断路

测量时,首先测量Ll、

L2电源电压,确认电源电压正常。然后一人帮助按下按钮SB2不放，一人把黑表棒接到0点上,红表棒依次接1、

2、

3、

4、

5、

6备点上，分别测量0-1、0-2、

0-3、

0-4、

0-5、

0-6各点电压，根据测量结果即可找出故障点,见下表。5.测量法电压测量法属带电操作,操作中要严格遵守带电作业安全规定,确保人身安全,测量检查前首先将万用表的转换开关置于相应的电压种类(直流、交流),合适的量程(依据电路的电压等级)。图5-8电压分阶测量法机床电气控制与PLC这种测量方法像下(或上)台阶一样依次测量电压,所以叫电压分阶测量法。电压分阶测量法还可灵活运用,接如图所示方法测量,可更快速缩小故障范围,适合较长线路测量,依据测量结果即可快速缩小范围。故障现象测试状态0-10-4故障范围按下SB2接触器KM线圈不得电电源电压正常，按下按钮SB200FU熔断器或接触不良

380V01-2-3-4

380V380V4-5-6-0这种电压分阶测量法叫做电压长分阶测量法,测量时,分阶点的位置,可根据线路情况灵活选择,一般选择线路中段,可将故障范围快速缩小50％左右。①电压分阶测量法图5-9电压长分阶测量法机床电气控制与PLC②电压分段测量法测量时，首先确认电源电压正常,然后一人若按下接纽SB2,这时另一人用万用表的红、黑两根表棒逐段测量相邻两点1-2,2-3,3-4,4-5,5-6,6-0之闸的电压,根据测量纬果即可找出故障点。见表5-8,该方法是利用等电位原理测量故障点。故障现象测试状态1-22-33-44-55-66-0故障点按下SB2，接触器KM线圈不吸合电源电压正常，按下按钮SB2380V00000FU熔断器或接触不良

0380V0000SB1接触不良

00380V000SB2接触不良

000380V00KA接触不良

0000380V0SQ接触不良

00000380VKM线圈断路如图所示,若接下接钮SB2,接触器KM线圈不得电,则说明该控制电路有故障。将万用表的转换开关置于交流电压500v的档位上,然后接如下方法测量。图5-10电压分段测量法机床电气控制与PLC②电压分段测量法故障现象测试状态1-44-0故障范围按下SB2，接触器KM线圈不得电电源电压

正常,按住按钮SB2380V01-2-3-40380V4-5-6-0这种测量方法将被测电路分段,逐段进行测量,所以称为电压分段测量法。该方法还可灵活运用,即加长分段,如图5-11所示,电路分成1-4、4-0段进行测量,可将故障范围快速缩小50%,这种方法也称为电压长分段法,见表5-8。图5-11电压长分段测量法机床电气控制与PLC电阻法属停电操作,要严格遵守停电、验电、防突然送电等操作规程。测量检查时,首先切断电源，然后将万用表转换开关置于适当倍率电阻档(以能清楚显示线圈电阻值为宜)。①电阻分阶测量法

若接下按钮SB2时,接触器KM线圈不得电,则说明控制电路有故障。测量时，首先切断电源,然后一人按住接钮SB2，另一人用万用表依次测量0-1、

0-2、

0-3、

0-4、

0-5、

0-6备两点之闸电阻值,根据测量结果可找出故障点（R为线圈电阻），见下表。故障现象测试状态0-10-20-30-40-50-6故障点按下SB2，接触器KM线圈不得电

切断电源，按下按钮SB2不放∞RRRRRFR接触不良或动作∞∞RRRRSB1接触不良∞∞∞RRRSB2接触不良∞∞∞∞RRKA接触不良∞∞∞∞∞RSQ接触不良∞∞∞∞∞∞KM线圈断路（2）电阻测量法图5-12电阻分阶测量法机床电气控制与PLC①电阻分阶测量法

故障现象测试状态0-10-4故障范围按下SB2,接

触器KM线圈不得电

电源电压正常,按住按钮SB2∞∞0-6-5-4∞R1-2-3-4图5-13电阻长分阶测量法电阻分阶测量法的命名与电压分阶测量法的命名相同,为了能快速查到故障点,电阻分阶测量法也可演变为电阻长分阶测量法,方法同电压长分阶测量法一样。测量方法如图5-13所示,根据测量结果按确定故障范围,见表5-10。机床电气控制与PLC②电阻分段测量法

若接下按钮SB2时,接触器KM线圈不得电，则说明控制电路有故障。检查时,首先切断电源,然后一人按住按钮SB2,另一人用万用表依次测量1-2,2-3,3-4,4-5,5-6,6-0两点之间电阻;如果两点闸电阻值很大,即说明该两点问接触不良或导线断路。故障现象测试状态测试点正常值测量阻值故障点按下SB2，接触器KM线圈不得电切断电源，按下按钮SB2不放1-20∞FR接触不良或动作2-30∞SB1接触不良3-40∞SB2接触不良4-50∞KA接触不良5-60∞SQ接触不良6-0R∞KM线圈断路图5-14电阻分段测量法机床电气控制与PLC②电阻分段测量法

电阻分段测量法也可演变为电阻长分段测量法,有利于提离测量逮度。故障现象测试状态测试点正常值测量阻值故障范围按下SB2，接触器KM线圈不得电切断电源，按下按钮SB2不放1-40∞1-2-3-44-0R∞4-5-6-0电阻测量法较电压测量法安全,适合初学者应用,但也有缺点,易造成判断错误,为此测量时要注意以下几点：①.所测电路若与其他电路并联,必须将该电路与其他电路分开,否则会造成判断失误。②用万用表测量熔断器、接触器触头、继电器触头、连接导线的电阻值为零,测量电动机、电磁线圈、变压器绕组指示其直流电阻值。③测量高电阻元件时,要将万用表的电阻档转换到适当档位。图5-15电阻长分段测量法机床电气控制与PLC机床电气设备的常见故障为断路故障,如导线断路、虚连、虚焊、触头接触不良、熔断器熔断等。对于这类故障,除用电压法、电阻法检查外,还有一种更为简单可靠的方法,就是短接法。检查时用一根绝缘良好的导线将所怀疑的断路部位短接,若短接到某处时电路接通,则说明该处断路。①局部短接法

如图所示,若接下接钮SB2时,接触器KM线圈不得电,则说明控制电路有故障。检查前,先确定电源电压正常,一人按下按钮sB2不放,另一人用一根绝缘导线,分别短接1-2,2-3,3-4,4-5,5-6相邻两个点,当短接到某两点时,接触器KM得电,说明故障在该两点之间,见表。

(注意6-0点为非等电位点,不能短接,否则造成短路,若短接1-6点后,KM仍不吸合,判断KM线圈断路)。故障现象测试状态测试点KM动作故障点按下SB2，接触器KM线圈不得电切断电源，按下按钮SB2不放1-2吸合FR接触不良或动作2-3吸合SB1接触不良3-4吸合SB2接触不良4-5吸合KA接触不良5-6吸合SQ接触不良（3）短接法图5-16局部短接测量法机床电气控制与PLC②长短接法

长短接法是指一次短接两个或多个触头来检查故障的方法,测量方法如图所示,故障范围的确定见下表。长短接法与局部短接法结合使用,能快速找出故障点。故障现象测试状态测试点KM动作故障范围按下SB2，接触器KM线圈不得电接通电源1-4吸合1-2-3-44-6吸合4-5-6用短接法检查故障时,必须注意以下几点:①短接法属带电操作,注意安全,避免触电事故。初学者可先接好短接点,再接通电源，按起动接钮。②短接法短接的各点,在电气原理上属等电位点或电压降极小的导线和电流不大的触点(5A以下),不能短接非等电位点,否则会造成短路事故。熔断器断路时,原因大多是短路故障所造成,故熔断器不能用短接法检测。以免造成二次严重短路,伤及维修者。③短接法使用时,机床电气设备或生产机械随接触器吸合而起动,故必须在保证电气设备和生产机械不会出现事故的情况下,才能使用短接法。图5-17长部短接测量法机床电气控制与PLC（4）低压试电笔法试电笔是一种携带、使用较方便的电工工具,也可用来检测故障,方法如图5-17所示,若按下接钮SB2时,接触器KM线圈不得电,则说明控制电路有故障。当用试电笔测试时,首先确认电源电压正常,然后用试电笔检测1、2、3点电压,4、5、6、0点电压,根据检测结果可我出故障点,见表。若3、4点电压正常,则故障在3、4点之间SB2上。故障现象测试状态123故障点按下SB2接触器KM线圈不得电接通电源

无电压无电压无电压FU熔断器或接触不良380V无电压无电压FR接触不良或动作380V380V无电压SB1接触不良故障现象测试状态0654故障点按下SB2接触器KM线圈不得电接通电源无电压无电压无电压无电压FU熔断器或接触不良380V无电压无电压无电压KM线圈断路380V380V380V无电压SQ接触不良380V380V无电压无电压KA接触不良图5-18低压试电笔法低压试电笔法确定故障点(1)低压试电笔法确定故障点(2)机床电气控制与PLC（4）低压试电笔法试电笔法虽然快捷，但易造成判断错误，为此应注意以下几点:①低压试电笔法属电压测量法的一种，操作时应注意安全。②低压试电笔法只能测试对地电压，不接地系统不能采用此方法。③氖管式试电笔不能用来测试安全电压以下的电路。④与两相电源相连，且中间无断开点电路(如控制电路变压器原边电路),需将电路某点断开，再采用低压试电笔法测量，否则会造成判断错误。（5）短路故障的检查方法短路故障发生后,短路处往往有明显烧伤、发黑痕迹,仔细观察就可发现。有些情况则是由于电气元件绝缘老化导致,可用摇表检测其绝缘电阻。如不能发现可采用逐步接入法查找。逐步接入法的基本做法是换上新熔断器后,逐步将拆开的各支路一条一条地接人电路,当接入某条电路时,熔断器又熔断,故障就在这条支路及其包含的电气元件上。注意,更换的熔断器规格要尽量小,满足查找要求即可。机床电气控制与PLC6.区分电气故障还是机械故障每台机床都是一个电力拖动系统,当机床操作工发现机床不工作,或不正常工作时,都会找维修电工进行维修,所以在检修电气故障的同时,应能够区分故障属电气部分还是机械或液压部分,或与机械维修工配合完成。以上所述检查分析电气设备故障的一般顺序和各种方法,检修时应根据故障的性质,电路的具体情况灵活运用,电压法是最直观准确的方法,但对初学者而言,电阻法是最安全的方法,短接法适合软故障(时有时无)。熟练的维修工可以交替使用各种方法,以迅速有效地找出故障点。注意:(1)找出故障点后，一定要针对不同故障情况和部位采取正确的修复方法，不要轻易采用更换电元件和补线等方法，更不允许轻易改动电路或更换不同规格的电气元件，以防产生人为故障。(2)在修复故障点后，还要进一步分析查明产生故障的根本原因，使修复的故障不再发生。(3)在故障点修理工作中，一般要求尽量复原。但是，有时为了尽快恢复生产，根据实际情况采取一些适当的应急措施，但绝不可草率行事，事后要复原。(4)较复杂的电气故障修复后，需通电试车时，应和操作者配合，避免产生新的故障。(5)每次检修后，应及时总结，做好记录，对常出现故障的电路、元器件等要认真分析，总结原因,提出改进意见,进行技术革新,降低故障发生率,提高生产效率。

本任务需团队合作完成。老师可根据班级人数、工位及设备情况将班级学生按4-6人一组分组。分组时应充分考虑学生认知水平、学习能力及动手能力，均衡各团队水平。机床电气控制与PLC团队角色团队成员组成任务分工及说明电工车间主任教师派发任务单并指导各团队工作项目经理各团队组长（1名学生）根据团队成员特点分配具体工作任务，并填写任务单及任务自查表操作工3-5名学生按照分工进行资料搜集、绘图、元器件检查、安装及调试等安全员1名学生监督团队成员工作过程，提醒规范操作、注意用电安全。任务角色机床电气控制与PLC1.安装步骤（1）制作15×400×600毫米和15×300×400毫米的木制模拟板。（2）按照编号原则在电气线路图上给主电路、控制电路、照明和指示电路及电磁吸盘电路编号。（3）按电气元件明细表配齐元件，并对元件进行检测。（4）给各电气元件和元件的接线端上做好与电气线路图上相应的文字和号码标示。（5）将接触器、熔断器、整流降压变压器T1、T2，硅整流器、欠电流继电器KA、热继电器、插头插座X2、X3，电容、电阻和接线板安装在大模拟板上。将按钮、工作台照明灯和开关、指示灯、X1和接线板安装在小模拟板上。大小模拟板相距0.5米，连接线用软管保护。大模拟板至各电动机和电磁吸盘（可用110V100W的白炽灯代替）的连接线用软管保护。（6）选配合适的导线，并在线头两端做好与电路图中的编号相同的号码，然后接线。在模拟板内部采用BVR塑铜线，电源开关至大模拟板的接线及接到电动机的接线用四芯橡皮套绝缘的电缆线，接到电磁吸盘及小模拟板的联接线采用BVR塑铜线并应穿在导线通道内加以保护。（7）在大模拟板附近安装电动机并接线。（8）布线时，在大模拟板内采用走线槽的敷线方法，接到电动机或小模拟板的导线必须经过接线端子板。在按原理图接线的同时，应在导线的线头上套有与原理图一致的线号的编码套管。（9）安装结束后清理场地。按照电气图逐线进行检查。检查布线的正确性和接点的可靠性，同时进行绝缘电阻测量和接地通道是否连续的试验。（10）试车。试车时要密切注视各电动机和电气元件有无异常现象。发现异常现象应立即断开电源开关，进行检查处理，找出原因排除故障后再通电试车。任务实施机床电气控制与PLC2.注意事项（1）安装时必须认真细致地作好线号地安置工作，不得产生差错。（2）如果通道内导线根数较多时，应按规定放好备用导线，并将导线通道牢固地支撑住。（3）通电前检查布线是否正确，应一个环节一个环节地进行，以防止由于漏检而产生通电不成功。（4）安装整流电路时，不可将整流二极管的极性接错和漏装散热器，否则会发生二极管和控制变压器因短路和二极管过热而被烧毁。机床电气控制与PLC电动机及按钮的金属外壳必须可靠接地。接至电动机的导线必须穿在导线通道内加以保护，或采用坚韧的四芯橡皮线或塑料护套线进行临时通电校验。电源进线应接在螺旋式熔断器的下接线座上，出线应接在上接线座上。按钮内接线不可用力过猛，以防螺钉打滑。拆除元器件过程中，不允许硬撬元件，以免损坏元器件。训练应在规定的时间内完成。温馨提示机床电气控制与PLC

本任务对学生从任务资讯、元件的应用、电路分析、方案制定结果、操作实施正确性、项目总结报告及学习态度等多方面进行考核,采取教师评价和学生评价相结合的方式,将学生学习情况及任务完成情况评价验收。任务评价任务内容配分任务评价标准评价自我评价团队评价教师评价安装前的检验10分1）工具仪表少选或错选

每个扣2分2）元件选错型号或规格

每只扣5分3）元件漏检、错检

每只扣2分

安装元件10分1）元件不按照布置图安装

每只扣2分2）元件安装不牢固

每只扣5分3）元件安装不整齐、不合理

每只扣4分4）损坏元件

每只扣10分

布线30分1）不按电路原理图接线

每处扣20分2）布线不规范、不符合要求

每处扣3分3）接点松动、漏铜过长、反圈等

每处扣1分4）损伤导线绝缘层、线芯

每处扣5分5）漏装、错装编码套管

每个扣1分6）地线漏接

扣10分

通电试车20分1）热继电器整定电流未调整、调整错误

扣10分2）熔断器规格选用不当

扣10分3）通电试车第一次不成功

扣10分4）通电试车第二次不成功

扣15分5）通电试车第三次不成功

扣20分